Estudo de caso de proteinas

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Estudo de caso: Proteínas
Uso de insulina para o tratamento de diabetes tipo 1. Uma
questão de estrutura.
Os pacientes com Diabetes tipo I carecem da proteína insulina, que é produzida pelas ilhotas de Langerhans do pâncreas. A insulina estimula a captação de glicose a partir do sangue para os tecidos. A diabetes tipo I é tratada através da administração de insulina ao paciente. A insulina humana é produzida industrialmente por bactérias recombinantes, mas antes deste método estar disponível, a insulina animal era utilizada.
A insulina é composta por duas cadeias polipeptídicas, uma cadeia A e uma cadeia B, unidas por ligações dissulfeto. A menor das duas cadeias é chamada de cadeia A e possui 21 aminoácidos, em seres humanos. A segunda cadeia é conhecida como a cadeia B e tem 30 aminoácidos, em seres humanos. A insulina obtida de vários animais é similar, mas não idêntica à insulina humana, tal como ilustrado na tabela abaixo. Um diagrama esquemático da estrutura da pró-insulina (polipeptídeo sintetizado nas células-β das ilhotas de Langerhans e processado para peptídeo-c e insulina) é mostrado na Figura abaixo.
Figura: Estrutura da pró-insulina. (Adaptado de http://www.medicinanet.com.br.)
a. Algumas pessoas desenvolveram alergias à insulina animal, porque o sistema imune desses pacientes reconheceu as proteínas como estranhas. Considerando que o sistema imune reage aos epítopos (moléculas e/ou estruturas dos antígenos) dos agentes agressores, explique por que o sistema imunológico seria capaz de distinguir a insulina de outros animais da insulina humana.
b. O experimento de desnaturação/renaturação (semelhante ao realizado por Anfinsen com a ribonuclease) foi realizado com insulina. No entanto, em contraste com os resultados de Anfinsen, apenas menos de 10% da atividade da insulina foi recuperada quando a ureia e β-mercaptoetanol foram removidos por diálise. Em contraste, se o experimento é repetido com a pró-insulina, a atividade completa é restaurada após a renaturação. Explique estas observações.
Respostas
A) Devido a sequência de aminoácidos das insulinas animais, ex.: A insulina bovina difere da humana por 3 aminoácidos, isso explica o grau de antigenicidade já a porcina difere por 1 aminoácido. 
B) A ureia é um agente desnaturante que rompe a ligações de hidrogênio e o etanol quebra as ligações dissulfetos das proteínas. Ao desnaturar uma proteína ocorre uma mudança conformacional em sua estrutura devido ao rompimento das ligações fortes das pontes dissulfeto e fracas de hidrogênio que a mesma possui sendo assim, a proteína não possui sua conformação restaurada totalmente para que a mesma volte a ser funcional. Devido à mudança da conformação da proteína, uma vez desnaturada sua função não será mais estabelecida novamente, essa desnaturação em sua maioria não é reversível, mas toda regra tem suas exceções. Uma delas podemos observar na pro-insulina, após ser desnaturada. Quando o agente desnaturador é retirado a mesma possui sua funcionalidade restaurada devido ao polipeptídio C que compõem sua estrutura à auxilia a retornar a sua conformação nativa da proteína, pois ela é uma proteína que se dobra, diferente da insulina que é formada por duas cadeias peptídicas separadas que são unidas pelas ligações dissulfeto, esse fator ocorre com a insulina devido a sua estrutura não ser dobrável ao contrário do pro- insulina.